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Java高频面试之并发编程-28

news 来源：原创 2025/6/13 16:07:52

hello啊，各位观众姥爷们！！！本baby今天又来报道了！哈哈哈哈哈嗝🐶

面试官：线程死锁了解吗？该如何避免？

线程死锁的原理及避免方法
线程死锁是多线程编程中因资源竞争导致的僵局，多个线程互相持有对方所需资源且不释放，导致所有线程永久阻塞。理解其原理并采取预防措施是避免死锁的关键。

一、死锁产生的四个必要条件

互斥条件（Mutual Exclusion）
资源一次只能被一个线程占有（如锁、文件句柄等独占资源）。
占有且等待（Hold and Wait）
线程在持有至少一个资源的同时，等待获取其他线程占有的资源。
不可抢占（No Preemption）
资源只能由持有线程主动释放，不能被其他线程强行抢占。
循环等待（Circular Wait）
存在一个线程等待链，每个线程都在等待下一个线程持有的资源。

二、死锁示例

// 线程 A
synchronized (lock1) {Thread.sleep(100);synchronized (lock2) { ... }
}// 线程 B
synchronized (lock2) {Thread.sleep(100);synchronized (lock1) { ... }
}

两个线程以不同顺序获取 lock1 和 lock2，可能进入死锁状态。

三、避免死锁的常用方法

1. 破坏“占有且等待”条件

一次性申请所有资源：线程在运行前申请所有需要的资源，若无法满足则等待。

// 通过一个全局锁一次性获取所有资源
synchronized (globalLock) {synchronized (lock1) {synchronized (lock2) { ... }}
}

适用场景：资源需求明确且数量固定。

2. 破坏“不可抢占”条件

超时释放：尝试获取锁时设置超时，失败后释放已有资源并重试。

ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();
ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();// 尝试获取锁，超时后释放
if (lock1.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {try {if (lock2.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {try { ... } finally { lock2.unlock(); }}} finally { lock1.unlock(); }
}

工具支持：使用 ReentrantLock 的 tryLock() 方法。

3. 破坏“循环等待”条件

固定资源申请顺序：所有线程按相同顺序获取资源。

// 统一先获取 lock1，再获取 lock2
synchronized (lock1) {synchronized (lock2) { ... }
}

哈希排序法：根据资源唯一标识（如哈希值）排序后再申请。

Object[] locks = { lock1, lock2 };
Arrays.sort(locks); // 按哈希值排序synchronized (locks[0]) {synchronized (locks[1]) { ... }
}

4. 资源分配算法（预防死锁）

银行家算法：
系统预判资源分配是否会导致死锁，仅在安全状态下分配资源。
- 实现复杂度高，多用于理论场景，实际开发中较少直接使用。

四、死锁检测与恢复

1. 检测方法

监控工具：
- jstack：生成线程转储，分析线程堆栈中的锁持有和等待关系。
- VisualVM、JConsole：图形化工具查看线程状态。
日志分析：记录资源申请和释放日志，分析潜在死锁链。

2. 恢复策略

资源抢占：强制释放某线程持有的资源（可能导致数据不一致）。
线程终止：终止部分线程以打破循环等待（需谨慎处理业务状态）。

五、实际开发中的最佳实践

减少锁粒度：使用细粒度锁（如 ConcurrentHashMap 分段锁）。
减少锁持有时间：尽快释放锁，避免在锁内执行耗时操作（如 I/O）。
避免嵌套锁：尽量使用单一锁，或按固定顺序获取多个锁。
使用高层并发工具：
- Executor 框架管理线程池。
- CountDownLatch、CyclicBarrier 替代显式锁。
- 使用无锁数据结构（如 AtomicInteger、Disruptor）。

六、总结

避免死锁方法	核心思想	适用场景
固定资源顺序	破坏循环等待条件	多锁嵌套场景
超时释放	破坏不可抢占条件	高竞争、复杂同步逻辑
一次性申请资源	破坏占有且等待条件	资源需求明确且固定
无锁编程	避免互斥条件	计数器、状态标志等简单操作